“UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE” F. I. C. A. Y. A “UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE” F.I.C.A.Y.A. INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL OBTENCIÓN DE UNA BEBIDA NUTRACÉUTICA DE JÍCAMA Smallanthus sonchifolius Y EVALUACIÓN DE SU VIDA ÚTIL. Autor: Estrada Arias Joel Agustín Director: Ing. Ángel Satama

Bebidas con aditivos químicos Desconocimiento de métodos de procesamiento Subutilizada Bebidas con aditivos químicos PROBLEMA Propiedades desperdiciadas No se considera como fuente de ingresos

JUSTIFICACIÓN Fortalecer conservación y regeneración Generar productos innovadores JUSTIFICACIÓN Contribuir a la salud y nutrición Obtención de una bebida

Objetivo General: Obtener una bebida nutracéutica de jícama Smallanthus sonchifolius y evaluar su tiempo de vida útil.

Objetivos Específicos Determinar el estado de madurez comercial de la jícama para ser procesada. Establecer el proceso de elaboración de bebida nutracéutica a partir de la jícama Evaluar la calidad físico química, microbiológica y sensorial de la bebida nutracéutica a partir de la jícama Evaluar el contenido de fructooligosacáridos (FOS) en la materia prima y en el producto terminado. Establecer la vida útil del producto elaborado.

HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN HIPÓTESIS ALTERNATIVA Los porcentajes de estabilizante, edulcorante y de saborizante influyen en las características físico químicas, sensoriales y contenido de FOS del producto final. HIPÓTESIS NULA Los porcentajes de estabilizante, edulcorante y de saborizante no influyen en las características físico químicas, sensoriales y contenido de FOS del producto final.

MATERIALES, MÉTODOS Y RESULTADOS

Estado de madurez óptimo OBJETIVO 1 MÉTODO RESULTADOS Determinar el estado de madurez comercial de la jícama para ser procesada. Determinar el contenido de ºBrix, acidez titulable y pH (7, 8 y 9 meses de cultivo) Estado de madurez óptimo (8 meses)

Investigación bibliográfica y ensayos OBJETIVO 2 MÉTODO RESULTADOS Establecer el proceso de elaboración de bebida nutracéutica a partir de la jícama Investigación bibliográfica y ensayos Balance de materiales para la obtención de la bebida nutracéutica

Diseño experimental, análisis de laboratorio y análisis organoléptico OBJETIVO 3 MÉTODO RESULTADOS Evaluar la calidad físico química, microbiológica y sensorial de la bebida nutracéutica a partir de la jícama Diseño experimental, análisis de laboratorio y análisis organoléptico pH: T, T3 Azúcares reductores libres: T4, T3 Acidez titulable: T2, T3 Ca: T1, T4 Variables cualitativas: Color: T1, T3 Aroma: T3, T1 Sabor: T2, T4 Aceptabilidad: T2, T3

OBJETIVO 4 MÉTODO RESULTADOS Evaluar el contenido de fructooligosacáridos (FOS) en la materia prima y en el producto terminado. Se evaluó el contenido de fructooligosacáridos en la materia prima y en cada tratamiento utilizando el método de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Resultados de análisis de FOS; uno por cada tratamiento y el testigo de zumo natural

Condiciones aceleradas de almacenamiento (medición de °Brix y acidez) OBJETIVO 5 MÉTODO RESULTADOS Establecer la vida útil del producto elaborado. Condiciones aceleradas de almacenamiento (medición de °Brix y acidez) Modelo de Arrhenius vida útil de 15 días

ESTADO DE MADUREZ EN DIFERENTES ETAPAS DE LA RAÍZ DE JÍCAMA Variación del contenido de los fructooligosacáridos en las raíces de jícama, en diferentes etapas cronológicas de la planta. Variables medidas para el estado de madurez en diferentes etapas de cultivo Fuente. Cuadrado, L. (2004) ESTADO DE MADUREZ ETAPA pH Acidez Titulable (%) Sólidos solubles (ºBrix) MES 7 6,26 0,099 8,50 MES 8 6,30 0,090 10,00 MES 9 6,72 0,062 10,20

CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA A LOS 8 MESES Parámetro Analizado Unidad Resultado Método de ensayo Contenido de Agua % 90,00 AOAC 925.10 Proteína 2,20 AOAC 920.87 Extracto etéreo 0,04 AOAC 920.85 Cenizas 0,45 AOAC 923.03 Azúcares Reductores Libres 0,13 AOAC 932.14C Carbohidratos totales 7,31 Cálculo Almidón 4,31 AOAC 906.03 Fibra Bruta 0,25 AOAC 978.10 Sólidos solubles ºBrix 10,00 Acidez titulable (Ac. Oxálico) mg/100g 63,20 AOAC 954.07 pH -------- 6,30 AOAC 981.12 Azúcares Totales 11,24 Calcio 17,00 Espectrofotometría Magnesio 4,40 Potasio 39,00 Fructooligosacáridos g/100g 6,06 cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) CARACTERIZACIÓN DE LA MATERIA PRIMA A LOS 8 MESES

Balance de materiales para la obtención de bebida de jícama

Comparación de variables organolépticas en la Fase 1 FACTORES EN ESTUDIO A=0,15% B= 0,30% Porcentajes de ácido cítrico NTE INEN 2337:2008.

Comportamiento de los sólidos solubles en la bebida de jícama Análisis de varianza F.V. G.L. S.C C.M F. Cal. F.T. 5% F.T. 1% Sig. Total 14 10,63 ------ Tratamientos 4 4,98 1,24 2,2 3,48 5,99 ns A 1 0,04 0,07 4,96 10 B 0,01 AxB 0,61 1,07 Tes vs Resto 4,32 7,64 * Error exp. 5,65 0,57   CV 6,96% En la distribución de sólidos solubles dentro de la raíz existe un gradiente de concentración decreciente desde la parte interna hacia la externa.

Comparación de Testigo vs Resto en la variable pH Significación: Tratamientos y test. Vs otros Esta variable alcanzó un valor de 4,10 de la escala ácida; nivel que favorece prolongar la vida útil y consumo del producto.

AZÚCARES REDUCTORES LIBRES Prueba DMS para el factor A (% edulcorante) Análisis de varianza FACTOR MEDIA RANGOS A2 6,34 a A1 5,51 b F.V. G.L. S.C C.M F. Cal. F.T. 5% F.T. 1% Sig. Total 14 13,74 ------ Tratamientos 4 13,52 3,38 148,15 3,48 5,99 ** A 1 2,05 89,88 4,96 10 B 0,12 5,09 * AxB 0,001 0,05 ns Tes vs Resto 11,35 497,59 Error exp. 0,23 0,02   CV 2,75% Prueba DMS para el factor B (tipo de saborizante) FACTOR MEDIA RANGOS B2 6,02 a B1 5,82 b Burciaga (2001) en su estudio de comportamiento físico-químico durante el desarrollo de jícama, obtuvo valores de 7,50 ± 2,90 g/100g en base húmeda.

Comparación de Testigo vs Resto en la variable acidez titulable Prueba de significación Tukey al 5% en acidez titulable para tratamientos TRATAMIENTOS MEDIA RANGOS T2 179,06 a T3 175,55 T1 164,17 T4 157,18 Testigo 63,2 b

Comparación de Testigo vs Resto en el contenido de calcio VARIABLE CALCIO Comparación de Testigo vs Resto en el contenido de calcio Burciaga (2001) en la investigación de comportamiento físico - químico durante el desarrollo de la jícama con un valor de 4,98 ± 1,97 mg/100g

Fuente. Laboratorio de Uso múltiple, F.I.C.A.Y.A., UTN, Enero (2016) RESULTADOS DE ANÁLISIS MICROBIOLÓGICOS Parámetro analizado Unidad Resultados Método de ensayo T1 T2 T3 Recuento Estándar en placa UFC/ML ˂10 AOAC 989.10 Recuento de Mohos AOAC 997.02 Recuento de Levaduras Fuente. Laboratorio de Uso múltiple, F.I.C.A.Y.A., UTN, Enero (2016) NTE INEN 2337:2008 (numeral 5.5 correspondiente a requisitos microbiológicos, tabla 4 para productos pasteurizados),

COMPARACIÓN DE VARIABLES EN LA SEGUNDA FASE DE DEGUSTACIÓN X²Calculado X² Tabular Sig. 5% 1% Color 16,96 9,49 13,3 ** Turbidez 15,73 Aroma 17,6 Sabor 21,96 Aceptabilidad 18,31 T3 (0,009% de edulcorante y saborizante de manzana), prevaleciendo las variables color y aroma.

FRUCTOOLIGOSACÁRIDOS Valor promedio de tratamientos es de 6,24 g/100ml, similar a los resultados de 8,40 g/100ml en jugo dietético y funcional de jícama de autoría de Villacrés, et al. (2007),

Variación del tiempo vs acidez a 40°C VIDA ÚTIL Variación del tiempo vs acidez a temperatura ambiente Análisis de parámetros para vida útil a temperatura de 40 °C Variación del tiempo vs °Brix a temperatura ambiente Variación del tiempo vs acidez a 40°C

CONCLUSIONES 1. El estado de madurez comercial de la jícama fresca, proveniente del biocorredor Pisque-Mojanda-San Pablo sector Tupigachi, utilizada en la investigación presenta una etapa de madurez de 8 meses, periodo en el cual el contenido de fructooligosacáridos (FOS) de mayor importancia (GF2, GF3 y GF4) alcanzan su mayor nivel. El índice de madurez de la raíz de jícama en esta etapa equivale a 111,02; valor establecido entre la relación de los sólidos solubles totales y la acidez titulable expresada en ácido cítrico.

2. En el proceso de elaboración de la bebida de jícama, correspondiente a 15 etapas, permitieron desarrollar un producto de calidad nutricional con un rendimiento del 69,22%; el control del pardeamiento enzimático es la operación de más riesgo en las etapas de troceado y despulpado, debido a la concentración alta de enzimas que ocasionan cambios significativos en las características organolépticas, se incorporó 0,15% de ácido cítrico y 0,04% de ácido ascórbico como potenciales inhibidores químicos de las PPO.

3. La calidad de la bebida nutracéutica de jícama está definida por su composición físico química; el mejor tratamiento T3 contiene 4,09 de pH, 6,25g de azúcares reductores libres /100g de bebida, 175,55 mg de ácido oxálico/100g, 4,72 mg de calcio/litro de bebida y una cantidad de 6,13 g de fructooligosacáridos /100ml; variables que inciden en las características organolépticas y hacen de este tratamiento el de mayor contenido nutracéutico.

4. Los parámetros microbiológicos analizados en los mejores tratamientos (T1, T2 y T3) de la bebida de jícama demuestran el manejo aséptico del experimento, la pasteurización lenta garantiza la calidad y consumo de la bebida, lo que facilita la adopción de la tecnología para el escalonamiento por parte de los productores que integran el biocorredor Pisque-Mojanda San Pablo. 5. El contenido de fructooligosacáridos en la materia prima 6,06 g/100ml comparada con el valor del producto final 6,24 g/100ml; la diferencia se relaciona con el tamaño de la materia prima utilizada para la elaboración del producto, los FOS soportan temperaturas superiores a la utilizada en la pasteurización (65ºC), razón por la cual estos componentes no sufren alteración alguna en las etapas posteriores.

6. El tiempo de vida útil del mejor tratamiento (T3) en lo concerniente a parámetros físicos químicos y sensoriales, corresponde a 15 días, tomando en cuenta que durante este lapso de tiempo el producto no presenta alteración alguna.

RECOMENDACIONES Realizar estudios similares con otras variedades de jícama, existentes en otros sectores del país, considerando el tamaño de la materia prima, con la finalidad de comparar el contenido de FOS y aplicar en otros productos con valor agregado. Realizar estudios de vida útil de las bebidas con jícama, considerar el tipo de envase y el efecto de degradación de los azúcares. Realizar un estudio más profundo en control de pardeamiento enzimático en raíz de jícama, usando métodos naturales.

GRACIAS